手機基站靠什麼來識別其信號覆蓋範圍內的每一部手機？

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比如有電話或簡訊進來，基站如何能準確找到那一部目標手機？

網路如何找到被呼叫的手機主要依賴於兩個機制，一個是位置更新機制，一個是尋呼機制。

位置更新機制顧名思義就是能讓網路知道手機的地理位置，以便讓網路在一個精準（cell小區級別）或者大概（LAC/RAC/TA List級別，可能包含數十上百個基站的覆蓋範圍）的範圍內尋呼手機。在連接狀態下的手機（簡單理解為正在做業務，比如上網或者通話），由於網路知道手機與哪一個小區（cell）連接，因此可以精準的在這個小區直接下發尋呼消息。而當手機處於空閑狀態時，並不與網路有物理連接，網路只能是知道手機的一個大概位置（比如某個LAC區域內），因此網路想要尋呼手機就只能是要求所有在這個區域內基站都下發尋呼消息，這樣就保證在最大限度上處於空閑狀態的手機也能收到尋呼消息。之所以空閑狀態下網路只能知道手機的大概範圍的原因就是考慮到如果手機每移動到一個新的小區就發起位置更新的話，那產生的信令流量將是驚人的，網路可能不堪重負，同時也不利於手機省電（頻繁的向網路發起位置更新會更耗電），因此空閑狀態下的手機只有到一個新的LAC/TA List之類的區域或者是超出位置更新定時器的時間後才會發起位置更新。
有了手機所處的位置，那麼網路就可以在這個位置範圍發起尋呼。像來電、簡訊乃至微信消息這種業務一般不是由基站發起尋呼，而是由核心網的網元發起尋呼（比如MSC-S/MME/SGSN等等），無線接入網（RAN，成員包括3G里的NodeB基站和RNC或者LTE里的eNodeB基站）則是負責計算對應手機的尋呼時刻，然後將來自核心網的尋呼消息在相應的尋呼時刻透明傳輸給手機。注意提到了尋呼周期和時刻，也就是說手機並不是一刻不停的在監聽網路的尋呼消息，而是採取不連續接收的形式（DRX），這麼設計的好處就是可以讓手機省電。手機和RAN用同樣的公式和數值（比如IMSI）一起計算出監聽尋呼的周期和時刻，如果網路需要尋呼手機那麼就在這個時刻下發尋呼消息，同時手機也在這個時刻監聽尋呼信道消息，如此一來就可以知道網路在尋呼手機了。好比是大教室里點名一樣，按照身份證號（IMSI）來進行分組點名，比如尾數相同的為一組，那麼每組的同學只要在點到自己那一組的時候豎起耳朵聽是否有點到自己（TMSI/IMSI），如果沒有則不作反應，如果有則喊「到」（響應尋呼進而發起隨機接入流程），而在點其他組的時候大可不必理會，節省精力。
在3G/LTE里實際上還引入了一種尋呼指示這樣的概念，比如WCDMA里的PICH（尋呼指示信道），這種信道的解碼很簡單，發送時間在尋呼信道之前，當尋呼時刻到來前手機先解碼尋呼指示信道中屬於自己的比特是全0或者全1（一個尋呼指示信道中包含N個尋呼指示，手機只需解碼屬於自己的尋呼指示比特即可），來決定是否繼續解碼接下來的尋呼信道消息。就像是上面那個點名的例子里，每點一組的時候都事先喊一句「有」或者「無」，當聽到「無」的時候就不再理會接下來點誰的名，當「有」的時候再聽看看是不是在喊自己。「有」（全1）或者「無」（全0）解碼起來很簡單，這可以幫助手機快速解調的同時還省去了多數時候並不需要去解碼更複雜的尋呼信道（聽詳細的點名信息），幫助手機更加省電。

以上很多內容可能基於自己的思考會有不準確的地方，想深入了解尋呼之類的信息，比如尋呼周期和時刻的計算、尋呼消息的內容等等可以參閱3GPP TS25.331/36.331/25.304/36.304等文檔或者相應書籍。

這個問題是我專業對口領域，其實挺有技術含量，想要簡單回答並不容易。我會基於本科期間的課程《無線通信原理與移動網路》的課程內容，為大家盡量簡單，科普的闡述這一問題。

本文分為三個部分：

1.以GSM為例的通信系統介紹

2.手機（移動）端用戶的被呼叫過程

3.蜂窩網路的移動性管理

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1.以GSM為例的通信系統介紹

本回答會以最主流的GSM舉例。GSM是Global System for Mobile Communications的縮寫，意為全球移動通信系統，是世界上主要的蜂窩系統之一。它屬於2G，是國內市場佔有率最大的數字蜂窩系統，也是我們平時打移動和聯通電話及收發簡訊時會使用的通信系統。

其結構如圖所示，首先我會簡單給大家介紹一些相關概念，大家無需深入理解，只需要大致明白通信網路由哪些部分組成即可。

A.移動台

1.移動台就是用戶設備部分，由移動終端（ME，比如手機）和客戶識別卡（SIM卡）。

2.移動終端，例如手機，需要具備數據編碼/加密/調製/解調功能，以及數據發射和接收的功能。

3.SIM卡類似於「身份證」，存有認證客戶身份所需的全部信息。只有插如SIM卡後，移動終端才能入網。這一點也符合大家的生活常識。

B.基站子系統

1.負責完成無線收發和無線資源管理，與移動台進行通信，由基站控制器（BSC）和基站收發信台（BTS）組成。

2.基站控制器（BSC）負責無線資源管理、小區配置數據管理、功率控制和切換等功能。

3.基站收發信台（BTS）是無線介面設備，由基站控制器（BSC）控制，與移動台進行通信。

4.簡單來說就是基站控制器（BSC）相當於控制系統，基站收發信台（BTS）相當於通信系統。

C.網路與交換子系統(NSS)

1.NSS主要完成交換功能和客戶數據與移動性管理、安全性管理所需的資料庫功能。

2.其中HLR為資料庫，存儲管理部門用於移動客戶管理的數據。

3.每個移動客戶都應在其歸屬位置寄存器（HLR）註冊登記，它主要存儲兩類信息：

1)客戶的參數，如移動用戶識別號、用戶類別、訪問能力和補充業務。

2)客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。

4.VLR：是管轄區中MS呼叫所需檢索信息的資料庫，提供用戶號碼、所處理的識別號碼，並向用戶提供服務參數。同時它是一個動態資料庫，如果用戶進入和退出該管轄區，它具有寫入/刪除功能。

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上述概念大家簡單看一看即可，並不要完全理解，重要的部分我在之後還會強調。下面我們介紹蜂窩網路呼叫的建立過程。對於用戶而言，可能需要做的僅僅是輸入號碼，然後撥號。但對於蜂窩網路而言，需要做的事情卻遠遠多於此。

2.手機（移動）端用戶的被呼叫過程

呼叫連接需要的步驟：

?識別被呼用戶；

?定位用戶所在的位置；

?了解用戶所需提供的業務；

?建立網路到用戶的路由連接並維持所建立的連接直至兩用戶通話結束；

?當用戶通話結束時，網路要拆除所建立的連接。

我們考慮一個簡單的情況，如圖所示，左側的座機撥打手機電話號碼，請求接入的過程。

1.固定網的用戶撥打移動用戶的電話號碼

2.固定電話網（程式控制交換網）交換機分析用戶所撥打的移動用戶的號碼

3.網關移動交換中心分析用戶所撥打的移動用戶的號碼

移動交換中心沒有被呼用戶的位置信息，用戶的位置信息只存放在上文提及的HLR和VLR中。

移動交換中心分析用戶所撥打的移動用戶的號碼得到被呼用戶所在的歸屬寄存器的地址，取得被呼用戶的位置信息。

得到被呼用戶的所在地區，同時也得到與該用戶建立話路的信息，這個過程稱為歸屬寄存器查詢。

4.網關移動交換中心找到當前為被呼移動用戶服務的移動交換中心

5.由正在服務於被呼用戶的移動交換中心得到呼叫的路由信息

正在服務於被呼用戶的移動交換中心是由其產生的一個移動台漫遊號碼（MSRN）給出呼叫路由信息的。

這裡由訪問登記表分配的移動台漫遊號碼是一個臨時移動用戶的一個號碼。該號碼在接續完成後即可以釋放給其它用戶。

6.移動交換中心與被呼叫的用戶所在基站連接，完成呼叫。

網關移動交換中心接收包含移動台漫遊號碼的信息，並分析它，得到被叫的話路信息。

最後將向正在為被呼用戶服務的移動交換中心發送攜帶有移動台漫遊號碼的呼叫建立請求消息，正在為被呼用戶服務的移動交換中心接到此消息，找到被叫用戶。通過其所在基站完成呼叫。

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3.蜂窩網路的移動性介紹

(一)位置管理

移動系統中，用戶在系統覆蓋範圍內任意移動。為能把一個呼叫傳送給移動的用戶，必須有一個高效的位置管理系統來跟蹤用戶的位置變化。

位置管理採用兩層資料庫，即HLR和VLR。通常由一個HLR（它存儲在其網路註冊的所有用戶信息，包括用戶預定業務、記帳信息、位置信息等）和若干個VLR（VLR管理該網路中若干位置區內的移動用戶）組成。

位置管理追求目標：以儘可能小的處理能力和附加的業務量，最快地確定用戶位置，以容納儘可能多的用戶。

(二)位置登記

所謂位置登記(或稱註冊)是通信網為了跟蹤移動台的位置變化，而對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程。

數字蜂窩網的用戶密度大於模擬蜂窩網，因而位置登記過程必須更快、更精確。

位置信息存儲在原籍位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器(VLR)中。

蜂窩通信系統把整個網路的覆蓋區域劃分為許多位置區，並以不同的位置區標誌進行區別

使用小區選擇標準和演算法，MS掃描它附近小區的BCCH信道，給出一張所有通過選擇標準的小區表，在表中最好的小區，被MS選擇為工作小區。

如果所選小區是以前的位置區域，MS就進入空閑模式等待用戶發起呼叫或接收來自網路的尋呼。

如果需要位置登記，MS以它的IMSI等數據向GSM網路請求位置登記，網路經過驗證後會分派一個TMSI代碼給MS。MS得到TMSI後，會將TMSI代碼存儲在SIM卡中，以後不論是手機關機還是重新開啟，TMSI都存儲在手機的SIM卡中。

①移動台MS從一個位置區(屬於MSCB的覆蓋區內)移動到另一個位置區(屬於MSCA的覆蓋區內)。

②通過檢測由基站BS持久發送的廣播信息，移動台發現新收到的位置區識別與目前所使用的位置區識別不同。

③、④移動台通過該基站向MSCA發送具有「我在這裡」的信息位置更新請求。

⑤由MSCA向HLR發送消息。

⑥HLR發迴響應消息，其中包含有全部相關的用戶數據。

⑦、⑧在被訪問的VLR中進行用戶數據登記。

⑨把有關位置更新響應消息通過基站送給移動台(如果重新分配TMSI，此時一起送給移動台)。

10通知原來的VLR，刪除與此移動用戶有關的用戶數據。

(三)GSM位置更新機制

一個LA 通常包括一組小區，由BSC 控制。

MS 在三種情況下進行位置更新：

開機加電時，MS 將以前記錄的LAI 與正在廣播的LAI 進行比較，若不同則進行位置更新；
當MS 通過一個LA 的邊界時進行位置更新；
經過網路預先確定一段時間後，即使位置沒有發生變化，MS 也必須發送位置更新消息。

(四)切換管理

切換指當MS 從一個AP 的覆蓋區移動到另一個AP 的覆蓋區時，需要對當前連接進行處理的全部問題和行為。該過程也稱自動鏈路轉移ALT(Automatic
Link Transfer)

在蜂窩網中，越區切換使一個話音呼叫從一個BS 轉交給另一個BS；

在WLAN 中，越區切換使一個連接從一個AP 轉交給另一個AP；

在混合網路中，越區切換使一個連接從一個BS 轉交給另一個BS，從一個AP
轉交給另一個AP，從一個BS 轉交給另一個AP，或從一個AP 轉交給另一個BS。

越區切換分類: 硬切換、軟切換、更軟切換。

軟切換既維持舊的連接,又同時建立新的連接,並利用新舊鏈路的分集合併來改善通信質量，當與新基站建立可靠連接之後再中斷舊鏈路。（CDMA可實現BTS之間、BSC
之間和MSC之間的軟切換。）

硬切換在新的連接建立以前,先中斷舊的連接。

更軟切換同一基站不同扇區之間的軟切換稱為更軟切換

(五)切換原因

信號強度：BS 或MS 接收信號很弱，且MS 移動到了另一個小區或同小區但不同的頻率有更好的鏈路質量時，可能導致切換。

信號質量：當信道受到干擾使信號質量降低較多時，即使原來信道的接收信號仍足夠強，仍需切換到質量更好的信道。

MS 到BS 的距離：各小區間的距離限制被存入BS 的資料庫中，不斷檢查實際距離（和時間提前量有關），超過門限就必須無條件執行切換。

功率預算：根據有效的傳輸路徑損耗測量結果，在可用小區列表中選擇最小路徑損耗的信道（相應的參數稱為功率預算）進行切換，使鏈路中發射功率最小且接收電平和服務質量都可以接受。

沒有被分配的時隙中的干擾：切換時BS 對空閑時隙中的雜訊電平進行測量，以在一個新載頻或同一載頻上的空閑信道中選擇新的最佳信道。

話務量原因：小區可以通過把正在通信的、時間提前量大的MS 切換到相鄰小區減輕擁塞。

科研君寫完此回答後，也意識到了比較晦澀深奧。所以各位讀者若有問題，歡迎在評論區提出，科研君會儘快答覆大家~謝謝支持

【「科研君」公眾號初衷始終是希望聚集各專業一線科研人員和工作者，在進行科學研究的同時也作為知識的傳播者，利用自己的專業知識解釋和普及生活中的一些現象和原理，展現科學有趣生動的一面。該公眾號由清華大學一群在校博士生髮起，目前參與的作者人數有10人，但我們感覺這遠遠不能覆蓋所以想科普的領域，並且由於空閑時間有限，導致我們只能每周發布一篇文章。我們期待更多的戰友加入，認識更多志同道合的人，每個人都是科研君，每個人都是知識的傳播者。我們期待大家的參與，想加入我們，進QQ群吧~：108141238】

你拿著介紹信到處跑，如果聽到廣播的地名變了，到一個新地方就登記一下。這是位置更新。網路知道要廣播找人的時候去那裡廣播。每個用戶登記的時候會分一個群號碼給他。

用戶必須豎起耳朵聽網路是不是在呼他或者呼他所在的群。

網路收到數據或服務要找用戶時，會根據用戶登記去廣播找人。

這個廣播可能範圍大可能範圍小，最後會落在一個個基站上，大喇叭廣播說：那誰誰誰，趕快過來有人找。用戶聽到廣播以後接進來。

用戶接進來以後和網路一起完成業務以後，再回到空閑，四處溜達。這樣省勁，沒事的時候可以溜達。

當然如果你本來就在網上，就不需要廣播尋呼了。

註：所有的尋呼過程只是通知用戶進網，進網幹什麼是單個用戶自己的事情。業務信息不會在尋呼中廣播。這個是為了用戶隱私和安全考慮。有別於對講機誰都能聽到別人說的

如果手機閑著會主動向網路發消息（周期很長）。如果手機在通信（比如上網）網路會有手機在哪個基站的記錄。這樣只要在手機所在的基站以手機的識別號發一條廣播（類似於「王小明馬上到會議室」）手機就收到啦

以上回答的那麼多，看都看暈了。簡單點說，不是識別你手機而是識別你sim卡，靠SIM卡的主動上報「」位置區「」，這個位置區編碼是全網規劃的，每個編碼都對應著物理地塊（大概一個基站為圓心，1km為半徑劃個圓，以120度角把圓切成3等分，其中的一份就對應著唯一的一個編碼），手機移動到不同的位置區就會向網路主動上報一次，這也是基站定位的原理之一（有更高級更精細的基於無線層協議的定位，但貌似現網沒用？），這也是基站定位跟GPS相比沒那麼精準的原因，它只能定位你目前是位於哪個基站下的哪個扇區，畢竟一個扇區也有1km呢，範圍還是蠻大的，警察叔叔怎麼在這個區域更快地搜尋到你人那就不知道咯(靠認臉？)~哈哈。

簡單一點說，就是靠SIM卡。

先說兩個事情，一，手機和手機卡都是自帶全球唯一識別碼的東西。二，基站找手機的時候不是一對一的去找，而是類似班主任點名的機制。

然後詳細說說過程吧。
正常情況下，學校學生在各個班級之間流動的時候，會主動報告校管會，自己從哪個教室去到哪個教室。當某學生需要被找到的時候，校管會會在記錄里查到班級編號，然後班主任會在講台點名，所有教室里的學生都能聽到點名，但是只有一個學生會起立答到。

手機就是學生，有全球唯一識別碼，保證地球上沒有重名學生。
班主任就是基站，教室就是該基站的作用範圍，隨時「照顧」著班級學生。
校管會就是核心網了，是通信網路的核心樞紐，監管網路狀態（學校）和用戶狀態。（學生）

不正常的情況就複雜了，（幸好該情況不屬於你問題的範疇內）就不表了。

基站會通過測量手機的信號確定用戶位置，當然一般是多基站協作的。手機本身也會不定期和基站保持聯絡，監視基站廣播導頻，有信息主動回應，基站收到回應會調整發射角度，幾個來回就能確定用戶方位了

通過該手機（即移動台）在通信時佔用的頻率或碼或時隙區分，也就是FDMA CDMA TDMA。每個手機和基站通信會佔用不同的頻率或碼或時隙，也會三者擇兩者不同來區分。

說漏了，其實還有空分多址。

手機每進入一個小區都會向網路註冊，這樣網路就知道了手機所在位置，當有通話進來時網路會在尋呼信道向手機所在位置的一片小區做廣播，手機會一直監聽這個尋呼信道，當監聽到尋呼信息時會主動發起空口連接，空口連接完成就可以通話

簡單來說，當你用手機接入網路的時候，基站會給你的手機分配一個臨時的識別碼，通過這個臨時的識別碼來統計目前會有多少用戶，當網路斷開後，這個臨時的識別碼的資源就會被回收，以此類推。

GSM為例，靜止狀態的手機每隔一段時間會發送一條周期性位置更新的消息，給佔用的服務小區進行登記，服務小區會把小區的LAC發給MSC。有人打電話給你 MSC就會在位置區內也就是登記的LAC內的小區中發起尋呼，簡訊同理。如果是在移動過程中基站控制手機發起位置更新獲取LAC。（一個基站可以理解為一個小區cell。多個小區可以人為劃分為一個位置區LAC。）細節參考高票答案

從物理層的角度出發，
3G，上行用戶（UE -- user equipment）區分靠擾碼，一個用戶一個；
4G, 上行靠信道分配，不同UE會分到不同的信道(sub carrier);

業務端，依靠UE的imsi 號，和對應的Tmsi 等等標識區分用戶

馬克一下

如果基站知道手機在自己的網裡面，只區分眾多手機中的一個，就是靠多址方式了。多址方式分時分和頻分兩種，這個很難講明白，涉及的太深。有興趣可以去看看通信協議，隨便找一個就行。

簡單說說。
1.手機會上報自己的身份、位置和能力信息，並時刻監控基站下發的公共數據有沒有自己相關的內容。
2.基站會把核心網發來的業務信息，比如你說的電話簡訊放在一個公共的數據區域給每個手機去檢測。
3.手機檢測到了有自己的業務信息，就去接收專門給自己發送的數據。
大概就這樣，很粗糙也可能在某些場景下有錯，可以輔助理解，細節請參考高票答案。

關注，我也奇怪這個問題

感覺還是推廣語音文本簡訊收發系統好,,,大部分時間保持無線電靜默,,節能還健康..取代手機 ,,自己需要信息時候按按鈕接收信息看看聽聽然後回復,不著急 ,,,,可以插網線或電話線也可無線移動,,